Metode dan Peralatan Pembekuan

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

1

Metode dan Peralatan Pembekuan

Shanti Dwita Lestari

Pustaka : Freezing Methods and Equipment by North and Lovatt dalam Handbook of Frozen Food Processing and Packaging (Da Wen Sun)Quick Freezing and IQF Products dalam Seafood Processing (Venugopal)

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI2

Pengantar Penurunan suhu produk memerlukan

peralatan Pemilihan disesuaikan dengan karakteristik

produk


Metode Pembekuan1. Natural Convection Freezing2. Forced Convection Freezing3. Liquid Immersion Freezing4. Contact Freezing5. Cryogenic Freezing


Natural Convection Freezing Aliran fluida alami yang meningkat ketika suatu sumber

panas diletakkan pada fluida tersebut Ketika fluida di sekitar sumber panas menjadi hangat,

fluida tersebut mulai berkurang densitasnya dibanding kumpulan fluida lainnya

Fluida yang hangat ini naik ke atas, menyebabkan fluida yang lebih dingin mulai tenggelam, menimbulkan arus konveksi yang secara terus- menerus mengalirkan fluida dingin ke udara.

Pada freezer2 terdahulu, udara didinginkan oleh blok-blok es yang diletakkan di dekat atap chiller

Konveksi alami ini berlangsung sangat lambat dan tidak dapat dikontrol, sangat bergantung pada ketebalan produk dan suhu udara


Forced Convection Freezing Mendinginkan produk dengan menggunakan

udara dan memindahkan panas dari udara dengan melewatkannya pada refrigerant evaporator .

Kipas digunakan untuk mempercepat perpindahan udara dan mengakibatkan metode ini lebih terkontrol karena suhu udara dalam freezer dapat diseragamkan dan kecepatan udara bisa diubah untuk memvariasikan koefisien pindah panas di permukaan produk


Untuk produk yang tipis dengan rasio luas permukaan: massa yang besar, peningkatan koefisien pindah panas dapat menurunkan waktu pembekuan

Untuk produk dengan rasio yang lebih rendah, waktu pembekuan dibatasi oleh kecepatan konduksi panas melewati ketebalan produk dibandingkan dengan kecepatan pindah panas di permukaan produk


Ketika produk yang berkadar air tinggi tidak dilapisi selama pendinginan dengan udara, air di permukaan dan sebagian kecil lapisan atas produk akan menguap karena rendahnya RH udara bebas dibandingkan dengan udara di permukaan produk

Meskipun evaporasi meningkat, koefisien pindah panas permukaan lebih efektif dibandingkan dengan proses konveksi alami

Kelemahan : weight loss dan dehydration


Liquid Immersion Freezing Produk dicelupkan pada cairan dingin,

umumnya larutan garam, glycol atau larutan gula yang didinginkan oleh evaporator refrigerant

Metode ini mengakibatkan besarnya nilai koefisien pindah panas yang berdampak pada singkatnya waktu pembekuan dibandingkan dengan metode air freezing

Kelemahan : penyerapan bahan pendingin oleh produk dan kontaminasi silang


Contact Freezing Proses pendinginan dengan udara maupun dengan cairan

memerlukan 2x pindah panas, yaitu dari produk ke udara/air dan dari udara/air ke refrigerant

Kelemahan ini dapat diatasi dengan satu langkah proses pindah panas dengan membuat produk berkontak langsung dengan refrigerant

Contact freezing dilakukan dengan menempatkan produk diantara 2 logam yang diisi dengan refrigerant, menimbulkan koefisien pindah panas yang tinggi, lebih dingin dibandingkan dengan air/liquid immersion freezing

Produk yang didinginkan dapat dikemas maupun tidak, kemasan yang tebal menurunkan efisiensi

Kelemahan : produk harus emiliki permukaan yang rata sehingga dapat bekontak dengan logam secara sempurna


Cryogenic Freezing Dilakukan dengan menyemprotkan nitrogen

atau CO2 cair ke permukaan makanan atau dapat juga dilakukan dengan cara mencelupkan

Suhu cryogen dan produk sangat jauh berbeda, sehingga produk akan langsung membeku dalam waktu singkat

Koefisien pindah panas menurun dengan semakin tebalnya produk

Tidak memerlukan mesin refrigerasi


Tehnik Pembekuan (Venugopal, 2006) Surface contact freezing Blast Freezing Fluidized Bed Freezing Liquid Immersion Freezing Cryogenic Freezing


Surface contact freezing Ikan berkontak langsung dengan permukaan logam

yang dialiri refrigerant Double Contact Plate Freezer merupakan jenis

yang paling banyak digunakan Dapat digunakan untuk membekukan produk

perikanan jenis udang dan kerang-kerangan Sering digunakan sebagai teknik pembekuan awal

sebelum produk dibekukan lebih lanjut menggunakan spiral freezing

Refrigerant yang digunakan dapat berupa CO2 dan Ammonia

Keunggulan : Dehidrasi produk dapat diminimalkan


Blast Freezing Produk berkontak langsung dengan refrigerant Udara dingin bersuhu -18 sampai – 40oC

disirkulasikan di sekitar produk dengan kecepatan 1-20 m/s (paling sering digunakan -30oC, 10-12 m/s)

Kipas digunakan untuk meningkatkan sirkulasi udara dan meningkatkan kecepatan pendinginan

Produk disusun dalam rak, rata-rata ABF dapat membekukan 200-500kg produk per jam

Keunggulan : Ekonomis, dapat dipakai untuk membekukan berbagai produk dengan bentuk dan ukuran yang berbeda

Produk harus dikemas untuk menghindari susut dan dehidrasi berlebih


Contoh Alat ABF Tunnel freezer Spiral Freezer


ABF


Tunnel Freezer


Spiral Freezer


Fluidized Bed Freezing Lebih baik karena pindah panas terjadi secara lebih

efisien, kecepatan pembekuan tinggi, dehidrasi rendah Kecepatan udara 2m/s suhu -35oC Kedalaman bed tergantung pada fluidisasi, ukuran,

bentuk dan ketidak seragaman produk Kedalaman bed > 3 cm : untuk udang 20-25 cm : untuk fillet Untuk fillet dengan ketebalan 3cm, diperlukan waktu

sekitar 30-35 menit untuk menurunkan suhunya dari 30 ke -18oC

Biasanya produk yang akan di FBF terlebih dahulu dibekukan di ABF untuk mengkondisikan permukaan produk agar tidak lengket


Liquid Immersion Freezing Merupakan solusi untuk produk perikanan

yang sering menempel pada permukaan plate pembeku

Kriteria freezant yang digunakan: non toxic, stable, inexpensive, low vapor

pressure, low freezing point, low viscosity, high thermal conductivity, no undesirable effect to the product

Contoh : CFC, bisa juga diganti dengan propilen glikol, gliserol, NaCl, CaCl2 dan campuran gula garam

Freezant melewati produk di satu arah dan kembali melewati coil refrigerasi di arah yang berbeda, digerakkan oleh pompa bervolume tinggi bertekanan rendah


Overview liquid immersion freezing


Cryogenic Freezing Menggunaan gas bersuhu super dingin seperti

N2dan CO2 sebagai media pembeku Nitrogen cair bersuhu -196oC disemprotkan ke

dalam freezer dan disirkulasikan dengan kipas Freezant yang berkontak dengan produk akan

menguap sebagian dan menyebabkan terjadinya pindah panas

10x lebih cepat dibandingkan blast freezer Kecepatan pembekuan sangat jauh berbeda dari

ABF/CPF, namun tidak demikian halnya dengan LIF atau FBF. Contoh : dengan liquid nitrogen freezer, udang mampu membeku dalam waktu 9 menit, dengan FBF butuh waktu 12 menit


Keunggulan : Cepat Low space required Fleksibel untuk berbagai

produk Loss akibar dehidrasi

sangat rendah (<1%) Produk tidak berkontak

dengan O2 dan pengoksidasi laiinnya

Penampakan dan flavor lebih baik, drip dapat diminimalkan


3 Tipe Utama Freezer

Surface-Contact Freezer : permukaan ikan berkontak permukaan yang dingin, seperti plat, belt dan drum

Direct Cintact Freezer : ikan berkontak langsung dengan refrigerant seperti nitrogen, CO2, atau freon

Immersion freezer : Ikan dibekukan menggunakan medium sekunder seperti brine yang disirkulasikan dan berulang kali didinginkan dengan refrigerant


Comparison of different Quick Freezing Techniques for Fishery Products

CPF ABF Cryogenic FreezingLow capital investment

Economic to construct and operate

High capital investment cost

Low operating cost Higher operating cost Higher operating costControlled heat transfer

Efficient heat transfer Efficient heat transfer

Generally bulk freezing

Flexible product line Flexible product line

Large floor space Large floor space Less floor spaceRefrigeration plant required

Refrigeration plant required

No refrigeration plant

Low maintenance cost

Low maintenance cost

Minimum maintenance cost

Higher dehydration loss

Higher dehydration loss

Minimum dehydration lost

Reasonably good product quality

Good product quality Superior product quality


Comparison of Bulk and IQF shrimpParameter Bulk Frozen

ProductIQF Product

Freezing machinery Conventional CPF Cryogenic/belt freezing

Product size Usually 2 kg Individual shrimpGlazing Amount of glaze

employed varies, chemicals (polyphosphates) may be used in glaze

Uniform coating of the product by the glaze

Freezing time 3-6h 15-30 minPrice Determine by drain

weightNot determined by drained weight

Sensitivity to temperature fluctuation

Low High

Consumer acceptability

Poor, handling difficulties

High, easy to handle


Commonly Used Freezing Methods for Various Product

Product type Common Methods

Fish, whole, eviscerated ABF, cryogenic,plate, liquid immersion

Fish, fillets or small diced pieces Plate, ABF, cryogenic

Fish, minced blocks Plate

Fish, processed or breaded products

Cryogenic,ABF, plate (in package)

Shellfish ABF, cryogenic, plate (in packages)

Prawns and shrimp Cryogenic, air blast


Thawing Pemberian kalor pada

produk beku untuk mengubah seluruh es menjadi air

Proses thawing berlangsung lama karena konduktivitas panas produk beku sangat rendah

Dapat dilakukan dengan udara (temperatur ruang), air maupun dengan bantuan microwave


Thawing menggunakan airMerupakan cara konvensionalKelemahan : Waktu thawing yang lama Potensi kontaminasi silang Bagian terluar produk lebih lama terkena

panas Pemborosan air Tidak disarankan untuk produk fillet karena

akan terjadi loss flavor dan pengeluaran air yang berlebih


Thawing yang baik hendaknya dilakukan di chill room

Jika menggunakan air, suhunya 5-8oC karena suhu yang lebih tinggi mengakibatkan kerusakan tekstur dan berpotensi terkontaminasi oleh bakteri mesofilik


Metode Thawing Lainnya Vakum Thawing

Koefisien pindah panas tinggi, keseluruhan produk diberi kalor dengan sistem kondensasi dalam kondisi vakum

Sudah diterapkan untuk ikan kecil whole fish Blok ikan diletakkan diatas semacam plat.

Ketika thawing berlangsung, blok akan terbelah sehingga panas dapat berpenetrasi ke bagian dalam produk


Infra Red ThawingMekanisme pindah panas permukaan dengan

kecepatan tinggi menggunakan radiasi sebagai sumber panas

Permukaan produk bisa ‘matang’ sebelum bagian dalam produk mencair sempurna


Ohmic, dielectric dan microwave thawing

Mekanisme mentransfer radiasi elektromagnet melalui daging ikan dan merubahnya menjadi energi panas

Metode yang digunakan berbeda-beda berdasarkan frekuensi energilistrik yang digunakan untuk memanaskan bahan

Dielectric : frekuensi 50 Hz(low)Microwave : 0.01 – 0.1 GHz (moderate) Infrared : 0.1 – GHz (high)Waktu thawing kurang dari 1 jam untuk blok fillet

berukuran 10 cm

Metode dan Peralatan Pembekuan

Documents

Transcript of Metode dan Peralatan Pembekuan